26
Bij het aardgasvrij maken van woningen of wijken wordt momenteel veelal gedacht in een tweetal opties: het elektrificeren door het installeren van een individuele warmtepomp per huis of gebouw, en aansluiten op een collectieve warmtenet, gevoed vanuit een grote (vaak industriële) bron. Dit zijn natuurlijk twee reële opties, maar er zijn legio alternatieve oplossingen. Wat de beste of gewenste oplossing is, kan lokaal totaal verschillen en is ook afhankelijk van
welke aspecten allemaal meegenomen worden in de planvorming. Afwegingen die hierin meewegen zijn zaken als: beschikbaarheid van (warmte)bronnen, impact op de infrastructuur, eigendom (collectief of individueel), geschikt heid voor het gebouw, enzovoort. In dit artikel een (niet uitputtend) overzicht van mogelijke oplossingen, zowel collectieve als individuele, met een aantal van hun typische eigenschappen.
DOOR MARTIJN BONGAERTS
Duurzame
warmte-oplossingen
H
ieronder staan veel warmteoplossingen kort beschreven. Echter hierbij hoort één belangrijke opmerking: isolatie eerst! De gekozen oplossing komt altijd op de tweede plaats. Als eerste moet gekeken worden naar de mogelijkheden om de warmtevraag te beperken door goed te isoleren. De duurzaamste energie is de energie die niet gebruikt wordt!
Lage-temperatuurwarmtenet Bij de collectieve warmtepomp wordt al gesproken over een LT-warmtenet. Dit is een stelsel van leidingen waardoor warm water stroomt om gebouwen mee te verwarmen, met een temperatuur tot 50°C. De bron van een LT-warmtenet kan dus een collectieve warmtepomp zijn, maar kan ook restwarmte van bij voorbeeld datacenters of koelhuizen. Of bijvoorbeeld de retourleiding van een hoge-temperatuur (HT)-warmtenet.
COLLECTIEVE OPLOSSINGEN HT-warmtenet Collectieve warmtepomp Warmtepompen kunnen zowel individu eel als collectief ingezet worden. Duur zame warmtebronnen, zoals bijvoor beeld grondwater zijn relatief kostbaar. Het collectief gebruik hiervan met een collectieve warmtepomp is vaak voor deliger. De opgewekte warmte wordt dan verdeeld via een bijbehorend warmte distributienet, waarin lage-temperatuur warmte (LT) wordt getransporteerd. De huizen dienen dan wel geschikt zijn om met LT te verwarmen. Ook zal per woning een extra tapwatervoorziening nodig zijn. Deze oplossing leidt tot ongeveer 25 tot 50 procent minder vermogen in vergelijking tot een individueel systeem, dus het elektriciteitsnet wordt hiermee flink minder belast. WIND & ZON - NR.3 2021
In tegenstelling tot een LT-warmtenet distribueert een hoge-temperatuurwarmtenet water met een temperatuur van minimaal 70°C. Deze temperatuur is geschikt om direct te gebruiken in bestaande bouw. Vaak is deze oplossing het meest kosteneffectief in gebieden met een hoge en sterk geconcentreerde warmtevraag, zoals in binnensteden. Momenteel worden HT-warmtenetten gevoed met restwarmtebronnen vanuit industrie en elektriciteitscentrales. Deze hebben echter een eindig leven. In de toekomst kunnen deze bronnen vervangen worden door bijvoorbeeld geothermie of biomassa.
Modulair energiesysteem (MES) Het Modulair EnergieSysteem is een modulaire oplossing voor collectief
leveren van warmte van verschillende warmtebronnen via een warmtenet. Hierbij kan gebruik gemaakt worden van bronnen zoals: buitenlucht, WKO, oppervlaktewater, restwarmte, zonne boilers, enzovoort. Afhankelijk van de lokale situatie en mogelijkheden wordt het MES aangepast. Momenteel wordt ingeschat dat een MES typisch geschikt is voor wijken van circa 400 tot 800 woningen. Deze oplossing leent zich ook goed voor collectief lokaal eigendom. Zie hiervoor ook het artikel over het Buurt energiesysteem op pagina 23, red.
Biogas & groen gas Als alternatief voor aardgas kan ook gebruik gemaakt worden van duurzame gassen, zoals biogas. Dit wordt geproduceerd met een vergistingsproces van onder andere GFT-afval, rioolwater en mest, en kan, indien nodig, opgewerkt worden tot aardgaskwaliteit. In dat geval wordt het groen gas genoemd en kan het zo in het bestaande aardgasnet ingevoed worden. Hiermee ontstaat een één-opéén vervanging van aardgas, waarbij het advies zeker wel blijft staan om huizen te isoleren, omdat groen gas niet onuitputtelijk beschikbaar is. Voor biogas zullen een apart net en aangepaste instellingen van onder meer ketels nodig zijn.
27
INDIVIDUELE OPLOSSINGEN Elektrische warmtepomp Met een individuele warmtepomp wordt lage-temperatuur-warmte onttrokken uit de lucht of de bodem en met elektriciteit opgewerkt tot een nuttig toepasbare temperatuur. Er is inmiddels een flinke diversiteit aan warmtepompen op de markt, elk met z’n specifieke voor- en nadelen. Het werkingsprincipe van een warmtepomp is vergelijkbaar met dat van een koelkast, maar dan andersom: een warmtepomp is dus een erg betrouwbare en bewezen techniek. Wanneer een hele wijk overgaat op elektrische warmtepompen dan leidt dat echter ook tot een elektriciteitsnet dat ongeveer twee tot drie keer keer zwaarder uitgelegd moet worden.
OPLOSSING
BRON
IMPACT OP ELEK TRICITEITSNET
EXTRA BENODIGD IN HUIS
Collectieve warmtepomp
bodemwarmte lucht elektriciteit
0
LT radiatoren elektrisch koken isolatie tapwatervoorziening
Collectief HT-net
restwarmte biomassa geothermie HT-warmtepomp
++
warmteafleverset tapwatervoorziening elektrisch koken
Collectief LT-net
LT-restwarmte retourwarmte HT-net WKO+warmtepomp
+
warmteafleverset tapwatervoorziening elektrisch koken isolatie
+
warmteafleverset tapwatervoorziening elektrisch koken
divers en modulair Modulair energiesysteem Biogas/ groen gas
gas uit vergisting of vergassing
++
aan biogas aangepaste ketel (normale) radiatoren
Elektrische warmtepomp
elektriciteit bodem, oppervlaktewater, lucht
--
isolatie elektrisch koken tapwatervoorziening LT-verwarming
Infrarood panelen
elektriciteit
-/--
hoge isolatie (bij volledige verwarming met IR)
Brandstofcel
(duurzaam) gas
++
isolatie elektrisch koken eventueel piekketel
Houtpellet kachel
hout(pellets)
++
aansluiting kachel op CV opslag ruimte pellets tapwatervoorziening elektrische koken
Hybride warmtepomp
(duurzaam) gas elektriciteit
Micro-WKK
(duurzaam) gas
+
Isolatie
-
++
Infraroodpanelen Infraroodpanelen werken met behulp van stralingswarmte. Dit in tegenstelling tot een ‘gewone’ verwarming waarbij de lucht in de gehele ruimte wordt verwarmd. De warmte is dus alleen plaatselijk voelbaar en met name geschikt als bijverwarming of in ruimtes die niet veel gebruikt worden. Infraroodpanelen werken op elektriciteit en kunnen een flinke impact op het elektriciteitsnet hebben wanneer ze als hoofdverwarming worden gebruikt.
Brandstofcel Een brandstofcel wordt gevoed met waterstof. Soms wordt waterstof via een reformer gemaakt uit (lokaal) groen gas. De brandstofcel genereert elektriciteit en warmte (een zogenaamde warmtekrachtkoppeling). Als zowel de warmte als de elektriciteit gebruikt worden dan wordt een hoge overall efficiency bereikt. De huidige technologie vraagt een constante draaicapaciteit, daardoor is een brandstofcel met name geschikt om basislast te verzorgen. Door een combinatie te maken met een buffervat kunnen dan ook piekvragen worden geleverd.
Houtpelletkachel In een houtpelletkachel worden zogenaamde houtpellets, gemaakt van samengeperst hout, verbrand. Dergelijke kachels zijn veel zuiniger dan openhaar-
den en stoten minder fijnstof uit. Pelletkachels zijn te onderscheiden in twee types: de pelletkachel verwarmt alleen de ruimte waarin hij staat, en de pelletkachel-cv. Hierbij wordt de warmte via een leidingensysteem door het huis verdeeld.
Hybride warmtepomp De hybride warmtepomp is een combinatie van een elektrische warmtepomp en een HR-ketel. Op koude dagen of bij een hoge piekvraag springt de HR-ketel bij om warmte te leveren. Hierbij wordt de elektrische capaciteit van de installatie veel minder en is minder netverzwaring nodig; echter er blijft wel een behoefte aan gas. Op het moment dat dit een duurzaam gas is (groene waterstof, groen gas of biogas) dan ontstaat weer een volledig duurzaam alternatief. Vaak wordt de hybride warmtepomp gezien als een oplossing die zeer geschikt is als overbrugging naar een volledig aardgasvrije woning of wijk.
0
Micro WKK Een micro-WKK (ook wel HRe-ketel genoemd) produceert warmte en elektri citeit en wordt gevoed door een gas. De verhouding tussen warmte en elektriciteit ligt anders dan bij de eerder genoemde brandstofcel, waardoor de micro WKK meer geschikt is voor gebouwen met een hogere warmtevraag. Net als bij de hybride warmtepomp geldt dat het pas helemaal duurzaam is bij gebruik van een duurzaam gas, maar dat het goede transitietechnologie kan zijn. Bij al deze oplossingen is het nog goed om op te merken dat ze op dit moment allemaal slechts in beperkte mate worden toegepast. Het is dus logisch om te veronderstellen dat de technologische ontwikkeling nog niet klaar is. De oplossingen zullen daarom allen nóg beter en efficiënter worden in de toekomst. Hiervoor is het natuurlijk wel van belang om nu al op te schalen met de verschillende technieken. WIND & ZON - NR.3 2021